JP2016061194A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】筒内から排出された排気ガスの温度が低い場合には、その温度を上昇して、一方、排気ガスの温度が高い場合には、その温度を降下して、酸化触媒を活性化すると共に、還元触媒の浄化率の低下を抑制して、排気ガスの浄化率を向上できる排気ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】熱交換器３４、蓄熱放熱器４０、熱交換器３４と蓄熱放熱器４０との間を循環する媒体３５を備え、排気ガスの温度Ｔｇが活性化温度Ｔ１以下になる場合には、熱交換器３４の熱交換と蓄熱放熱器４０の放熱によって排気ガスの温度Ｔｇを活性化温度Ｔ１超にすると共に、排気ガスの温度Ｔｇが浄化率低下温度Ｔ２以上になる場合には、熱交換器３４の熱交換と蓄熱放熱器４０の蓄熱によって排気ガスの温度Ｔｇを浄化率低下温度Ｔ２未満にする。
【選択図】図１
【解決手段】熱交換器３４、蓄熱放熱器４０、熱交換器３４と蓄熱放熱器４０との間を循環する媒体３５を備え、排気ガスの温度Ｔｇが活性化温度Ｔ１以下になる場合には、熱交換器３４の熱交換と蓄熱放熱器４０の放熱によって排気ガスの温度Ｔｇを活性化温度Ｔ１超にすると共に、排気ガスの温度Ｔｇが浄化率低下温度Ｔ２以上になる場合には、熱交換器３４の熱交換と蓄熱放熱器４０の蓄熱によって排気ガスの温度Ｔｇを浄化率低下温度Ｔ２未満にする。
【選択図】図１
Description
本発明は、排気ガス浄化装置に関し、より詳細には、筒内から排出された排気ガスの温度が低い場合には、その温度を上昇して、一方、排気ガスの温度が高い場合には、その温度を降下して、酸化触媒を活性化すると共に、還元触媒の浄化率の低下を抑制して、排気ガスの浄化率を向上できる排気ガス浄化装置に関する。
排気通路に排気ガス浄化装置を設けたディーゼルエンジンが提案されている。この排気ガス浄化装置は、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を酸化する酸化触媒と排気ガス中の窒素酸化物を還元するＳＣＲ触媒（選択的還元触媒）やＬＮＴ触媒（窒素酸化物吸蔵還元触媒）などの還元触媒とを上流から順に配置している。
排気ガス中の窒素酸化物の浄化率を向上するためには、排気ガスの温度を酸化触媒や還元触媒が活性化する温度に昇温することが必要となる。
これに関して、排気ガス浄化装置の各触媒を加熱する加熱装置を設け、その加熱装置が熱交換器を介して周囲から熱を奪うように構成された冷却装置の冷媒によって加熱される構成にした装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この装置は、所定の温度よりも触媒の温度が低いときには、冷却装置の冷媒が加熱装置内に移動することで、触媒の温度を昇温している。
一方、この装置は、所定の温度よりも触媒の温度が高いときには、冷却装置の冷媒が加熱装置に移動することを防止して、必要以上に加熱装置によって触媒を昇温しないようにしている。
しかしながら、上記の装置では、触媒の温度を加熱装置によって上昇することはできるが、降下させることができない。例えば、ＳＣＲ触媒は４５０度以上の高温になると、還元剤のアンモニアの酸化が促進されるので、還元剤としてのアンモニアの量が低減して窒素酸化物の還元が抑制されてしまう。また、ＬＮＴ触媒は４５０度以上の高温になると、リッチ状態以外でも吸蔵した窒素酸化物が排出されるので、窒素酸化物の還元が抑制されてしまう。そのため、上記の装置では、触媒の温度が高温になった際に排気ガス中の窒素酸化物の浄化率が低下していた。
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その課題は、筒内から排出された排気ガスの温度が低い場合には、その温度を上昇して、一方、排気ガスの温度が高い場合には、その温度を降下して、酸化触媒を活性化すると共に、還元触媒の浄化率の低下を抑制して、排気ガスの浄化率を向上できる排気ガス浄化装置を提供することである。
上記の課題を解決するための本発明の排気ガス浄化装置は、内燃機関の筒内から排出さ
れた排気ガスが通過する排気通路に、排気ガス中の窒素酸化物を酸化する酸化触媒と排気ガス中の窒素酸化物を還元する還元触媒とを上流から順に配置した排気ガス浄化装置において、前記排気ガス浄化装置の外周を覆う熱交換器、該熱交換器に接続された蓄熱放熱器、及び該熱交換器と該蓄熱放熱器との間で媒体を循環させる循環配管を備え、前記排気ガス浄化装置内の排気ガスの温度が前記酸化触媒の窒素酸化物の酸化が活性化される活性化温度以下になる場合には、前記蓄熱放熱器により蓄熱された熱が前記媒体へ放熱されて、前記熱交換器により該媒体の熱が前記排気ガス浄化装置へ伝熱されて、該排気ガス浄化装置内の排気ガスの温度を、該活性化温度超を目標に上昇させると共に、前記排気ガス浄化装置内の排気ガスの温度が前記還元触媒の窒素酸化物の浄化率が低下する浄化率低下温度以上になる場合には、前記熱交換器により前記排気ガス浄化装置の熱が前記媒体へ伝熱されて、前記蓄熱放熱器により該媒体の熱が蓄熱されて、該排気ガス浄化装置内の排気ガスの温度を、該浄化率低下温度未満を目標に下降させる構成にしたことを特徴とするものである。
れた排気ガスが通過する排気通路に、排気ガス中の窒素酸化物を酸化する酸化触媒と排気ガス中の窒素酸化物を還元する還元触媒とを上流から順に配置した排気ガス浄化装置において、前記排気ガス浄化装置の外周を覆う熱交換器、該熱交換器に接続された蓄熱放熱器、及び該熱交換器と該蓄熱放熱器との間で媒体を循環させる循環配管を備え、前記排気ガス浄化装置内の排気ガスの温度が前記酸化触媒の窒素酸化物の酸化が活性化される活性化温度以下になる場合には、前記蓄熱放熱器により蓄熱された熱が前記媒体へ放熱されて、前記熱交換器により該媒体の熱が前記排気ガス浄化装置へ伝熱されて、該排気ガス浄化装置内の排気ガスの温度を、該活性化温度超を目標に上昇させると共に、前記排気ガス浄化装置内の排気ガスの温度が前記還元触媒の窒素酸化物の浄化率が低下する浄化率低下温度以上になる場合には、前記熱交換器により前記排気ガス浄化装置の熱が前記媒体へ伝熱されて、前記蓄熱放熱器により該媒体の熱が蓄熱されて、該排気ガス浄化装置内の排気ガスの温度を、該浄化率低下温度未満を目標に下降させる構成にしたことを特徴とするものである。
なお、ここでいう蓄熱放熱器とは、例えば、潜熱を利用したヒートポンプや化学反応の熱を利用したヒートポンプのことである。
本発明の排気ガス浄化装置によれば、熱交換器と蓄熱放熱器とを循環する媒体によって、排気ガス浄化装置内の排気ガスの温度を活性化温度超、浄化率低下温度未満を目標に上昇及び下降することで、筒内から排出された排気ガスの温度が低温時には、酸化触媒と還元触媒とを活性化し、酸化触媒で窒素酸化物、一酸化炭素及び炭化水素を酸化して、還元触媒で窒素酸化物を還元する。一方、排気ガスの温度が高温時には、還元触媒の温度の上昇を抑制して、還元触媒での浄化率の低下を抑制する。これにより、排気ガスの温度の低温時と高温時との両方の排気ガスの浄化率を向上できる。
以下、本発明の排気ガス浄化装置の実施形態について説明する。図１は、本発明の第一実施形態の排気ガス浄化装置３０Ａの構成を示す。なお、図中の矢印は媒体３５の流れを示している。
この排気ガス浄化装置３０Ａは、ディーゼルエンジン（以下、エンジン）１０に設けられて排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化や微粒子状物質（ＰＭ）の捕集を行うものである。
このエンジン１０においては、車両の走行時などにおいて吸気バルブ１１からピストン１２が往復する筒内１３に吸入された空気と燃料噴射弁１４から筒内１３に噴射された燃料とが混合されて燃焼して、排気ガスとなって排気バルブ１５から排気されている。
吸入空気は、外部から吸気通路２０へ吸入されて、ターボチャージャ２１のコンプレッサ２１ａにより圧縮されて高温になり、インタークーラー２２で冷却された後に、吸気スロットル２３により吸入空気としてインテークマニホールド２４を経て吸気バルブ１１か
ら筒内１３に吸入されている。
ら筒内１３に吸入されている。
排気ガスは、筒内１３から排気バルブ１５を経由してエキゾーストマニホールド２５から排気通路２６へ排気されて、ターボチャージャ２１のタービン２１ｂを駆動させた後に、排気ガス浄化装置３０Ａで浄化されて大気へと放出されている。また、排気ガスの一部は、ＥＧＲ通路２７に設けられたＥＧＲクーラー２８で冷却された後に、ＥＧＲバルブ２９によりインテークマニホールド２４に供給されて吸入空気に混合されている。
排気ガス浄化装置３０Ａには、酸化触媒３１と尿素水噴射弁３２と還元触媒としてのＳＣＲ触媒（選択的還元触媒）３３ａとが上流から順に配置されている。排気ガスがこの排気ガス浄化装置３０Ａを通過すると、酸化触媒３１で排気ガス中の一酸化窒素が二酸化窒素に酸化される。次いで、ＳＣＲ触媒３３ａでは、尿素水噴射弁３２から噴射された尿素水の加水分解により生じたアンモニアを還元剤とした各ＳＣＲ反応によって排気ガス中の窒素酸化物が還元される。
このような排気ガス浄化装置３０Ａにおいて、排気ガス浄化装置３０Ａの外周を覆う熱交換器３４と、その熱交換器３４に接続された蓄熱放熱器４０と、熱交換器３４と蓄熱放熱器４０との間で媒体３５を循環させる循環配管３６、３７とを備えている。
熱交換器３４は、筒状に形成されて、その内周は排気ガス浄化装置３０Ａの酸化触媒３１及びＳＣＲ触媒３３ａのそれぞれの外周を覆うように接触している。この熱交換器３４と蓄熱放熱器４０とは循環配管３６、３７とのそれぞれを介して環状に接続されている。なお、循環配管３６、３７とのそれぞれにチェックバルブを設けて媒体３５の流れを一方向に限定するとよい。この実施形態では、循環配管３６は媒体３５が熱交換器３４から蓄熱放熱器４０へ移動する管であり、循環配管３７は媒体３５が蓄熱放熱器４０から熱交換器３４へ移動する管である。
媒体３５は、筒内１３から排出された排気ガスが低温時に、熱交換器３４との熱交換による温度の下降及び蓄熱放熱器４０との熱交換による温度の上昇により生じる圧力差、又は排気ガスが高温時に、熱交換器３４との熱交換による温度の上昇及び蓄熱放熱器４０との熱交換による温度の下降により生じた圧力差によって、熱交換器３４と蓄熱放熱器４０との間を循環している。この媒体３５は、例えば水などの流体である。
蓄熱放熱器４０は、図２に示すように、化学反応系蓄熱材Ｈ１を有したケミカルヒートポンプで構成されている。この蓄熱放熱器４０は、接続管４１により互いに接続された反応部４２と蒸発凝縮部４３とを有している。また、蓄熱放熱器４０は、接続管４１に配置された接続弁４４と、反応部４２に配置された熱交換部４５とを有している。
化学反応系蓄熱材Ｈ１としては、反応温度域の低い有機系ではなく、副反応が無く、且つ高い正逆の反応選択性を有する無機系が好ましく、塩化カルシウム系、硫酸カルシウム系、酸化マグネシウム系、及び酸化カルシウム系などの水和脱水反応するものを例示できる。また、アンモニアを用いる酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化銅、及び塩化バリウムなども例示できる。この実施形態では、水和脱水反応する無機系の化学反応系蓄熱材Ｈ１を用いている。
この蓄熱放熱器４０は、予め実験などにより蓄熱放熱器４０の反応部４２及び蒸発凝縮部４３の圧力と、化学反応系蓄熱材Ｈ１の濃度と、循環する媒体３５の流量と、熱交換部４５の熱効率との少なくとも一つを調節して、筒内１３から排出された排気ガスの温度Ｔｇが活性化温度Ｔ１以下の場合に反応部４２で水和反応が生じ、温度Ｔｇが浄化率低下温度Ｔ２以上の場合に脱水反応が生じるように設定されている。
活性化温度Ｔ１は、１７０度以上、３００度以下の値に設定されている。排気ガス浄化装置３０Ａが酸化触媒３１とＳＣＲ触媒３３ａとを備えている場合には、酸化触媒３１が活性化される２００度以上が好ましい。この活性化温度Ｔ１が２００度以上に設定されると、酸化触媒３１の活性化に加えて、尿素水噴射弁３２から噴射された尿素水の加水分解も促進されるので、ＳＣＲ触媒３３ａにおける各ＳＣＲ反応も促進される。
浄化率低下温度Ｔ２は、３００度以上、４５０度未満の値に設定されている。還元触媒としてＳＣＲ触媒３３ａを用いる場合には、４５０度以上で還元剤であるアンモニアの酸化が促進されることによって、ＳＣＲ触媒３３ａでの各ＳＣＲ反応が抑制される。なお、この浄化率低下温度T２は３００度以上、４００度以下に設定されることが好ましい。
なお、蓄熱放熱器４０はケミカルヒートポンプに限定されない。例えば、蓄熱材として溶融塩系蓄熱材を用いたヒートポンプを用いてもよい。この溶融塩蓄熱材としては、アルカリ硝酸塩、フッ化物、アルカリ水酸化物、アルカリ炭酸塩、及びアルカリ塩化物などを例示できる。
但し、蓄熱放熱器４０としては、単位体積当たりの蓄熱量が溶融塩などの顕熱、潜熱蓄熱と比べて大きく、反応条件（圧力、濃度）の選択により各種の操作温度域に対応でき、且つ長期に亘る熱貯蔵が可能な点から化学反応系蓄熱材を用いたケミカルヒートポンプが好ましい。
また、この排気ガス浄化装置３０Ａは、尿素水噴射弁３２を制御すると共に、蓄熱放熱器４０の接続弁４４を制御する制御装置３８を備えている。
この排気ガス浄化装置３０Ａの動作について説明する。なお、制御装置３８はエンジン１０が始動したときに、接続弁４４を制御して接続管４１を開放し、エンジン１０が停止したときに、接続弁４４を制御して接続管４１を遮断している。
この排気ガス浄化装置３０Ａおいては、排気ガス浄化装置３０Ａ内の排気ガスの温度Ｔｇが活性化温度Ｔ１以下になる場合には、蓄熱放熱器４０により蓄熱した熱が媒体３５へ放熱されて、熱交換器３４により媒体３５の熱が排気ガス浄化装置３０Ａへ伝熱される。これにより、排気ガス浄化装置３０Ａ内の排気ガスの温度Ｔｇを、活性化温度Ｔ１超を目標に上昇する。また、排気ガス浄化装置３０Ａ内の排気ガスの温度Ｔｇが浄化率低下温度Ｔ２以上になる場合には、熱交換器３４により排気ガス浄化装置３０Ａの熱が媒体３５へ伝熱されて、蓄熱放熱器４０により媒体３５の熱が蓄熱される。これにより、排気ガス浄化装置３０Ａ内の排気ガスの温度Ｔｇを、浄化率低下温度Ｔ２未満を目標に下降する。
例えば、エンジン１０の始動時などの筒内１３から排出された排気ガスの温度が２００度以下の低温のときには、蓄熱放熱器４０では蓄熱した熱が媒体３５へ伝熱されて、媒体３５の温度Ｔｗが上昇する。
このとき、図２に示すように、蒸発凝縮部４３で水が蒸発することで生じた水蒸気が、平衡圧力差のみによって反応部４２へと移動する。この際、反応部４２内では化学反応系蓄熱材Ｈ１と水蒸気との水和反応が起こり、温熱が生成され、一方の蒸発凝縮部４３では、水の蒸発潜熱により冷熱が生成される。
このようにして、蓄熱放熱器４０に蓄熱された熱が放熱し、熱交換部４５から媒体３５への伝熱によって、媒体３５の温度Ｔｗは活性化温度Ｔ１以上に上昇する。
そして、熱交換器３４では媒体３５から排気ガス浄化装置３０Ａへ熱が伝熱されて、媒体３５の温度Ｔｗが低下する。このとき、排気ガス浄化装置３０Ａ内の排気ガスの温度Ｔｇは媒体３５の温度Ｔｗ、つまり活性化温度Ｔ１超を目標に上昇する。
また、排気ガスの温度Ｔｇが低温のときには、熱交換器３４側の媒体３５は低圧の水蒸気、あるいは水となると共に、蓄熱放熱器４０側の媒体３５は高圧の水蒸気となるので、媒体３５は蓄熱放熱器４０から熱交換器３４へと移動する。
例えば、エンジン１０の高負荷運転時などの筒内１３から排出された排気ガスの温度が４００度以上の高温のときには、熱交換器３４では排気ガス浄化装置３０Ａから媒体３５へ熱が伝熱されて、媒体３５の温度Ｔｗが上昇する。この排気ガス浄化装置３０Ａから媒体３５への伝熱によって、排気ガス浄化装置３０Ａ内の排気ガスの温度Ｔｇは浄化率低下温度Ｔ２未満を目標に下降する。
そして、蓄熱放熱器４０では温度Ｔｗが上昇した媒体３５から蓄熱放熱器４０へ熱が伝熱されて、媒体３５の温度Ｔｗが低下する。
このとき、図３に示すように、蓄熱放熱器４０の反応部４２では、化学反応系蓄熱材Ｈ１’と水との水和物に熱交換部４５から熱が与えられ、脱水反応が進行する。この際に発生した水蒸気により、反応部４２内の圧力は蒸発凝縮部４３内の圧力より高くなる。この圧力差によって、水蒸気は反応部４２から蒸発凝縮部４３へと移動し、蒸発凝縮部４３内で凝縮して水となる。このようにして、媒体３５の熱が蓄熱放熱器４０に蓄熱される。
また、排気ガスの温度が高温のときには、熱交換器３４側の媒体３５は高圧の水蒸気となると共に、蓄熱放熱器４０側の媒体３５は低圧の水蒸気、あるいは水となるので、媒体３５は熱交換器３４から蓄熱放熱器４０へと移動する。
上記の第一実施形態の排気ガス浄化装置３０Ａによれば、熱交換器３４と蓄熱放熱器４０とを循環する媒体３５によって、排気ガス浄化装置３０Ａ内の排気ガスの温度Ｔｇを活性化温度Ｔ１超、且つ浄化率低下温度Ｔ２未満を目標に昇降する。
これにより、筒内１３から排出された排気ガスの温度Ｔｇが低温時には、酸化触媒３１とＳＣＲ触媒３３ａとを活性化して、酸化触媒３１で窒素酸化物、一酸化炭素及び炭化水素を酸化して浄化すると共に、ＳＣＲ触媒３３ａで尿素水の加水分解により生じたアンモニアにより窒素酸化物を還元して浄化する。また、排気ガスの温度Ｔｇが高温時には、ＳＣＲ触媒３３ａの温度の上昇を抑制して、排気ガス中の窒素酸化物の浄化率の低下を抑制している。従って、筒内１３から排出された排気ガスの温度Ｔｇが低温時と高温時との両方の浄化率の低下を向上できる。
具体的には、従来技術の排気ガス浄化装置と比較して、低温時の窒素酸化物の浄化率を１０％以上向上でき、高温時の窒素酸化物の浄化率を５％以上向上できる。
また、媒体３５が圧力差によって熱交換器３４と蓄熱放熱器４０との間を循環するので、排気ガスの温度Ｔｇを検出したり、弁装置によって媒体３５の移動を制御したりすることが必要ないので、装置の簡素化には有利となる。
特に、上記の排気ガス浄化装置３０Ａは、活性化温度Ｔ１を２００度以上、３００度以下に設定すると共に、浄化率低下温度Ｔ２を３００度以上、４００度以下に設定するので、排気ガスの温度Ｔｇを２００度超、且つ４００度未満を目標にしている。これにより、エンジン１０の始動時から酸化触媒３１を活性化すると共に尿素水の加水分解を促進して
排気ガスの浄化率を向上できる。また、エンジン１０の高負荷時のＳＣＲ触媒３３ａの浄化率の低下を抑制して、排気ガスの浄化率を向上できる。
排気ガスの浄化率を向上できる。また、エンジン１０の高負荷時のＳＣＲ触媒３３ａの浄化率の低下を抑制して、排気ガスの浄化率を向上できる。
図４は、本発明の第二実施形態の排気ガス浄化装置３０Ｂの構成を示す。この排気ガス浄化装置３０Ｂは、第一実施形態の尿素水噴射弁３２とＳＣＲ触媒３３ａに代えて、ＬＮＴ触媒（窒素酸化物吸蔵還元触媒）３３ｂを備えている。ＬＮＴ触媒３３ｂは、酸化雰囲気で窒素酸化物を吸蔵し、還元雰囲気で吸蔵した窒素酸化物を放出して還元する還元触媒である。
また、この排気ガス浄化装置３０Ｂは、活性化温度Ｔ１が２００度以上、３００度以下に設定され、浄化率低下温度Ｔ２が３００度以上、４００度以下に設定されている。
この排気ガス浄化装置３０Ｂによれば、第一実施形態と同様に筒内１３から排出された排気ガスの温度Ｔｇが低温時と高温時との両方の窒素酸化物の浄化率を向上できる。特に、エンジン１０の始動時から酸化触媒３１を活性化すると共に尿素水の加水分解を促進して排気ガスの浄化率を向上できる。また、エンジン１０の高負荷時のＬＮＴ触媒３３ｂの浄化率の低下を抑制して、排気ガスの浄化率を向上できる。
図５は、本発明の第三実施形態の排気ガス浄化装置３０Ｃの構成を示す。この排気ガス浄化装置３０Ｃは、第一実施形態の構成に加えて、酸化触媒３１とＳＣＲ触媒３３ａとの間に排気ガス中の微粒子状物質を捕集する捕集フィルタ３９を介設している。
また、この排気ガス浄化装置３０Ｃは、活性化温度Ｔ１が２００度以上、２５０度以下に設定され、且つ浄化率低下温度Ｔ２が３００度以上、３５０度以下に設定されている。
この排気ガス浄化装置３０Ｃによれば、第一実施形態の効果に加えて、活性化温度Ｔ１を２００度以上、２５０度以下に設定することによって、酸化触媒３１を活性化して酸化触媒３１での二酸化窒素の生成を促進する。また、浄化率低下温度Ｔ２を３００度以上、３５０度以下に設定することによって、酸化触媒３１で生成された二酸化窒素が捕集フィルタ３９で微粒子状物質を酸化除去する前に一酸化窒素に戻らないように保持できる。これにより、排気ガスの浄化率を向上すると共に、捕集フィルタ３９で捕集された微粒子状物質のパッシブ再生の頻度を向上できる。これにより、アクティブ再生の回数を減らすことができるので燃費の向上には有利となる。具体的には、従来技術の排気ガス浄化装置と比較して、アクティブ再生の回数を三分の一以下に低減できる。
なお、ここでいうパッシブ再生とは、捕集フィルタ３９に捕集された微粒子状物質を酸化触媒３１で生成された二酸化窒素の酸化力によって酸化除去して、捕集フィルタ３９を再生する方法である。また、アクティブ再生とは、捕集フィルタ３９に捕集された微粒子状物質を排気ガスに未燃燃料を供給して、強制的に捕集フィルタ３９を暖機することによって燃焼除去して、捕集フィルタ３９を強制再生する方法である。
図６は、本発明の第四実施形態の排気ガス浄化装置３０Ｄの構成を示す。この排気ガス浄化装置３０Ｄは、第三実施形態の構成に加えて、循環配管３６、３７のそれぞれに流量調節弁５０、５１を配置している。また、酸化触媒３１の入口側とＳＣＲ触媒３３ａの入口側とのそれぞれに排気ガスの温度Ｔｇを検出する温度センサ５２、５３を配置している。
この構成によれば、温度センサ５２、５３で酸化触媒３１の入口側とＳＣＲ触媒３３ａの入口側との排気ガスの温度Ｔｇを検出して、熱交換器３４から蓄熱放熱器４０へ流入する媒体３５の流量及び蓄熱放熱器４０から熱交換器３４へ流入する媒体３５の流量を流量
調節弁５０、５１で調節できるので、排気ガスの温度Ｔｇの管理には有利となる。
調節弁５０、５１で調節できるので、排気ガスの温度Ｔｇの管理には有利となる。
なお、上記の実施形態では、ディーゼルエンジン１０を例に説明したが、本発明はガソリンエンジンにも適用可能である。
また、上記の実施形態では、制御装置３８がエンジン１０の始動及び停止に合わせて接続弁４４を制御する構成を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、エンジン１０の始動及び停止に合わせて接続弁４４を制御する構成に加えて、排気ガスの温度Ｔｇが活性化温度Ｔ１未満の場合には、接続弁４４を制御して接続管４１を開放し、温度Ｔｇが活性化温度Ｔ１以上、且つ浄化率低下温度Ｔ２以下の場合には、接続弁４４を制御して接続管４１を遮断し、温度Ｔｇが浄化率低下温度Ｔ２超の場合には、接続弁４４を制御して接続管４１を開放する構成にしてもよい。
１０ ディーゼルエンジン
１３ 筒内
２６ 排気通路
３０Ａ〜３０Ｄ 排気ガス浄化装置
３１ 酸化触媒
３３ａ ＳＣＲ触媒
３３ｂ ＬＮＴ触媒
３４ 熱交換器
３５ 媒体
３９ 捕集フィルタ
４０ 蓄熱放熱器
Ｔ１ 活性化温度
Ｔ２ 浄化率低下温度
１３ 筒内
２６ 排気通路
３０Ａ〜３０Ｄ 排気ガス浄化装置
３１ 酸化触媒
３３ａ ＳＣＲ触媒
３３ｂ ＬＮＴ触媒
３４ 熱交換器
３５ 媒体
３９ 捕集フィルタ
４０ 蓄熱放熱器
Ｔ１ 活性化温度
Ｔ２ 浄化率低下温度
Claims (5)
- 内燃機関の筒内から排出された排気ガスが通過する排気通路に、排気ガス中の窒素酸化物を酸化する酸化触媒と排気ガス中の窒素酸化物を還元する還元触媒とを上流から順に配置した排気ガス浄化装置において、
前記排気ガス浄化装置の外周を覆う熱交換器、該熱交換器に接続された蓄熱放熱器、及び該熱交換器と該蓄熱放熱器との間で媒体を循環させる循環配管を備え、
前記排気ガス浄化装置内の排気ガスの温度が前記酸化触媒の窒素酸化物の酸化が活性化される活性化温度以下になる場合には、前記蓄熱放熱器により蓄熱された熱が前記媒体へ放熱されて、前記熱交換器により該媒体の熱が前記排気ガス浄化装置へ伝熱されて、該排気ガス浄化装置内の排気ガスの温度を、該活性化温度超を目標に上昇させると共に、
前記排気ガス浄化装置内の排気ガスの温度が前記還元触媒の窒素酸化物の浄化率が低下する浄化率低下温度以上になる場合には、前記熱交換器により前記排気ガス浄化装置の熱が前記媒体へ伝熱されて、前記蓄熱放熱器により該媒体の熱が蓄熱されて、該排気ガス浄化装置内の排気ガスの温度を、該浄化率低下温度未満を目標に下降させる構成にしたことを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 前記蓄熱放熱器を前記媒体と熱交換するケミカルヒートポンプで構成した請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
- 前記還元触媒をアンモニアにより窒素酸化物を還元する選択的還元触媒で構成し、前記活性化温度を２００度以上、３００度以下に設定すると共に、前記浄化率低下温度を３００度以上、４００度以下に設定した請求項１又は２に記載の排気ガス浄化装置。
- 前記還元触媒を、酸化雰囲気で窒素酸化物を吸蔵し、還元雰囲気で吸蔵した窒素酸化物を放出して還元する窒素酸化物吸蔵還元触媒で構成し、前記活性化温度を２００度以上、３００度以下に設定すると共に、前記浄化率低下温度を３００度以上、４００度以下に設定した請求項１又は２に記載の排気ガス浄化装置。
- 前記酸化触媒と前記還元触媒との間に排気ガス中の微粒子状物質を捕集する捕集フィルタを介設し、前記活性化温度を２００度以上、２５０度以下に設定すると共に、前記浄化率低下温度を３００度以上、３５０度以下に設定した請求項１〜４のいずれか１項に記載の排気ガス浄化装置。
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